[发明专利]高压共轨喷油器的针阀体端面超精密加工磨床

说明书

技术领域：

本发明涉及柴油机高压共轨喷油器中喷油嘴偶件的加工设备，尤其涉及喷油嘴偶件的针阀体的加工设备。

背景技术：

高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在由高压油泵、共轨管、压力传感器、电子控制单元(ECU)和共轨喷油器组成的闭环系统中，其供油方式是将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开。由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail)，通过电子控制单元(ECU)对公共供油管内的油压实现精确控制，高压油管压力(Pressure)大小与发动机的转速无关，它能对气缸进行定时、定量精准喷油，这样可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度，随着环保节能要求的提高，实施高压共轨(Common Rail)电喷技术是柴油机的发展方向。

目前，柴油机高压共轨系统主要有日本电装、德国博世和美国德尔福三大公司生产。共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径。在日趋严重的能源危机的背景下，柴油机已成为全世界内燃机行业关注的焦点，柴油机越来越受到用户青睐。与汽油机相比，柴油机能减少20％～25％的CO₂废气排放，车速较低时的加速性能更有优势，平均燃油消耗低25％～30％。这一技术一直被世界发达国家所垄断，近年来，国内已有企业开始进行国产化研究，通过引进、消化和再创新已能生产，但引进成套设备的费用极高，即使是国内一流企业也难以承受，申请人经过长期的国产化研究，已成功地开发出国产的柴油机高压共轨喷油器，其结构比现有产品结构更合理，性能指标更稳定，其结构在发明专利201110158355.X中有详实介绍。

无论是进口还是国产的高压共轨喷油器产品都少不了高精度的喷油嘴偶件，图1所示，是德国博世(Bosch)公司生产的高压共轨喷油器总成，它包括电磁阀、电磁阀弹簧调整垫圈、电磁阀弹簧、衬环、电磁铁紧帽、控制阀偶件、阀组件、孔板定位销、密封圈、弹簧上座、调整垫片、调压弹簧、顶杆、过渡块、油嘴定位销、喷油嘴偶件、喷油嘴紧帽、上密封圈和喷油嘴偶件，其中，喷油嘴偶件由针阀体和针阀组成，针阀与针阀体上的针阀孔精密滑动配合，通过针阀在针阀体内的轴向移动实现供油或关闭。由于高压共轨喷油器的工作压力高达1600Pa，而喷油嘴偶件与总成之间是通过平面对接方式来密封连接的，若对接面的加工精度达不到设计要求，轻则会出现渗漏泄压，严重时会导致阀针与针阀体的针阀孔之间产生卡塞或咬死现象，因此，针阀体的加工精度直接影响到高压共轨喷油器的性能指标，针阀体的结构如图2所示，其中，对接端面53的设计精度要求极高，平面度为0.0008毫米，直线度为毫米，相对于针阀孔基准A的垂直度仅为0.012毫米，表面粗糙度为0.05毫米，对接端面53到出油锥面的三个轴向尺寸为39.6^-0.08、40.23^-0.01和42.1^+0.05，因此如果对接端面加工精度达不到设计精度要求，高压共轨喷油器就会出现供油压力不足、喷油嘴偶件卡阻、喷油量不稳，直接影响到柴油机的输出功率，严重时会导致整个高压共轨喷油系统无法正常工作。由此可知，针阀体的对接端面的加工十分重要，它是高压共轨喷油器能否国产化生产的关键技术之一。

据了解，国外，高压共轨喷油器的针阀体的端面加工都是以针阀体的外圆定位，进行粗磨、精磨和超精磨三道工序分步磨削加工，针阀体的装夹与国内油泵油嘴偶件的加工方式相同，都是利用图3所示的自定心涨套来夹紧的，当涨套收紧时工件会随涨套在轴向移动，针阀体在轴向没有稳定的定位基准，对接端面磨削后所得到的控制喷油量的三个轴向尺寸精度39.6^-0.08、40.23^-0.01和42.1^+0.05很难达到设计要求，稳定性差。同时在磨削过程中针阀体需要分别安装三次，存在安装误差，容易导致对接端面53相对于基准A的垂直度超差；对接端面53的磨削都是普遍的高速磨削头来完成的，对接端面53的平面度、直线度和表面粗糙度有时也达不到要求；这样的加工工艺和磨削加工设备不仅辅助时间多，而且成品率较低，这是导致高压共轨喷油器产品价格居高不下的客观原因之一，在加工过程出现的主要质量缺陷表现在如下几个方面：

①对接端面53的平面度、直线度和表面粗糙度达不到要求，稳定性差；

②对接端面53相对于阀针孔基准A的垂直度超差；